复合陶瓷含片状夹杂共晶体的理论断裂强度

应用四相模型法研究含片状夹杂复合共晶体的细观应力场．在基体、界面相和片状夹杂为各向同性的条件下,得到细观应力分布规律,并表现出明显的尺度效应．应用位错塞积理论研究片状夹杂内的位错运动,通过两相界面处位错塞积产生的应力集中确定其在基体内产生的最大张应力,导致基体首先被破坏失效,当基体内最大张应力等于分子理论的断裂强度时,得到共晶体断裂强度的理论表达式．结果表明：含片状夹杂共晶复合陶瓷强度随夹杂厚度增加而减小．     

基于夹杂思想的圆柱形热幻像器件的研究

针对通过变换热力学理论设计的热超材料难以制备的问题，将细观力学的中性夹杂思想引入对热流传递路径的控制中，设计出圆柱形热幻像器件，并讨论了幻觉材料的导热系数与半径之间的关系。数值仿真和实验结果表明：通过在原始目标A外涂覆一层设计的幻觉材料，就可以使得探测器从外部探测出幻像目标B的热特征，从而达到很好的干扰作用。该研究为利用热超材料实现目标隐身提供了一种新的可行方法，同时也大大降低了材料的制备难度。     

固体发动机药柱正交各向异性材料参数灵敏度分析

<正>交各向异性材料已在大型固体发动机上得到广泛应用。为了较大地降低发动机药柱的VonMises应变水平,极大地提高发动机的结构完整性能,以星形药柱为例,对固体发动机药柱推进剂和绝热层的弹性模量和泊松比等正交各向异性材料参数进行了灵敏度分析,得到了固体发动机药柱正交各向异性材料参数的灵敏度系数。分析方法与结论对固体发动机的优化设计具有指导作用。     

复合固体推进剂等效力学性能VCFEM细观预示方法

根据固体推进剂的细观结构特征,采用等圆最优装载方式生成代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)模型,并结合Voronoi单元有限元方法(Voronoi Cell Finite Element Method,VCFEM)和均匀化方法,发展了一种可预示固体推进剂等效力学性能的数值分析方法,从而得到体分比和组分材料对等效模量和等效泊松比的影响规律。为证明该方法的有效性,设计一个对称数值模型,通过对该方法和传统有限元方法的节点位移结果的比较,发现两者之间的相对误差小于5%,且VCFEM用少量单元就完成了分析,提高了计算效率。通过对不同细观结构下推进剂RVE模型的计算,发现随着夹杂体分比的增大,夹杂的颗粒增强效应越明显,基体材料的变化比夹杂材料对等效力学性能有着更加显著的影响。     

钢纤维混凝土组合遮弹板钢纤维有效系数的计算

本文运用复合材料细观理论,研究了钢板－钢纤维混凝土组合遮弹板中钢纤维方向有效系统的计算和钢纤维拉拔过程的描述,进而推导了钢纤维拔出力和裂缝宽度的关系。     

通过应力波速测试丁苯橡胶的瞬态模量

运用粘弹性材料的积分型本构关系和应力波理论得出了粘弹性材料瞬态模量的计算式;又以丁苯橡胶作为试验材料设计了一种简便的试验方法,测出了丁苯橡胶的瞬态模量,并与丁苯橡胶的静态弹性模量做了对比。比较表明,丁苯橡胶类粘弹材料静态模量的值远低于瞬态模量值。     

三维均匀化理论预测多孔混凝土等效弹性模量

应用多尺度渐进展开的均匀化理论,推导三维均匀化理论的有限元解法,求解复合材料等效弹性系数。假设多孔混凝土由光滑均匀一致的球孔与水泥石基质组成,提出改进的随机投放方法,生成三维均匀化理论求解的随机单胞模型。以聚苯乙烯泡沫(EPS)混凝土为数值算例,生成6组不同体积分数的EPS混凝土随机单胞模型,通过三维均匀化理论的有限元法计算得到其等效弹性模量。计算结果表明:随机单胞模型能反映细观的非均质性,三维均匀化理论的有限元法计算得到的等效弹性模量变化趋势比较符合Miled的试验结果。     

配筋混凝土板工程弹性常数的研究

本文视正交配筋混凝土板为复合材料,利用细观力学分析了配筋混凝土板的各向工程弹性常数,并和配筋混凝土试块复合弹性模量的室内试验实测结果作了比较,两者吻合得很好,表明了本文分析方法的正确性。     

含能材料激光点火特征研究

对激光点燃含能材料的机理进行了理论分析 ,提出利用激光点燃含能材料时 ,材料表面温度变化计算方法 ;依据理论分析和试验结果 ,说明了激光密度、激光脉冲宽度对炸药材料点火温度影响特性。     

微结构连续损伤理论

本文从微结构理论出发,用相对变形描述微结构之间的微空隙和微裂纹引起的材料损伤的影响,得到用损伤张量描述的各向异性损伤的微结构连续损伤力学理论。该微结构损伤模型可化简为目前公认的几种主要损伤模型:如J.P. Cordebojs和F. Sidoroff的弹性各向异性损伤模型,D. Krajcino-vic和G.U.Fonseka的脆性材料平面裂纹损伤模型,J. Lemaitre的各向同性损伤理论及Kachanov的以面积减少为变量的损伤模型等。作者运用这一理论对混凝土材料的单向拉、压基本受载情形进行了数值分析,并与D. Krajcinovic的损伤模型计算结果及实验结果作了比较,所得结果与实验值比较吻合,特别是在失稳后阶段给出了较好描述,初步表明了本理论的有效性和实用性。     

伪谱法模拟各向异性/非均匀介质中弹性波的传播

数值模拟一直是研究弹性波在复杂介质中传播问题的有效手段之一。各向异性问题和非均匀问题日益引起关注。伪谱法是近年来发展较快、建立在弹性波动方程基础上的一种数值模拟方法。它的主要特征是将波动方程中的空间微分变换成频域中的乘法运算 ,从而只需要较少的空间格点就可以得到较高的计算精度。介绍了伪谱法及其稳定性条件 ;编制了一个适合于小型工作站或者PC机的模拟地震波在二维各向异性均匀 /非均匀介质中传播的数值模拟程序 ,模拟了各向异性 /非均匀介质中弹性波传播理论 ,分析了裂纹以及各向异性界面对波传播的影响     

First-principles Study of Electronic Structures,Elastic Properties and Thermodynamics of the Binary Intermetallics in Mg-Zn-Re-Zr Alloy

The electronic structures,elastic properties and thermodynamics of MgZn_2,Mg_2Y and Mg_2 La have been determined from the first-principle calculations.The calculated heats of formation and cohesive energies show that Mg_2La has the strongest alloying ability and structural stability.The structural stability mechanism is also explained through the electronic structures of these phases.The ionicity and metallicity of the phases are estimated.The elastic constants are calculated;the bulk moduli,shear moduli.Young's moduli,Poisson's ratio value and elastic anisotropy are derived:and the brittleness.plasticity and anisotropy of these phases are discussed.Gibbs free energy,Debye temperature and heat capacity are calculated and discussed.     

材料压剪加载的实验测试

利用Ｙ—切石英晶体的各向异性动态响应材料特性,实现对粘接在石英晶体后表面的材料试件的一维平面复合压缩剪切加载。用电磁质速法测试试件中不同位置上的质点在压剪加载下的运动情况。从处于粘接界面上的量计所测纵向质速史和横向质速史,可以看到压剪波传入试件中的清晰的两波（ＱＬ波,ＱＴ波）结构,与理论估计基本相符;其它位置上量计的测试曲线亦反映了材料对压剪波传播的动态响应特点,可以看到剪切波的衰减规律。     

元胞法模拟非线性弹性层合材料中的应力波

元胞法 (MethodofCell)是在有效刚度理论的基础上发展起来的新方法 ,可以用来构造具有周期性结构单元的材料的本构 ,也可以用来模拟应力波在材料中的传播问题 ,尤其是具有分层结构的材料。本文中给出两种常见的初值条件 ,并利用该方法模拟了非线性弹性材料的动态响应 ,研究了波在该层合材料中的振荡现象     

各向异性介质体目标电磁散射分析的快速算法

利用体积分方程矩量法(MoM)及其多层快速多级子算法(MLFMA)研究了各向异性的电介质体或/和磁介质体目标的电磁散射问题,将多层快速多级子算法的计算结果与解析方法(Mie)或矩量法结果进行了对比分析.不但验证了MLFMA算法的高效性和精确性,同时该算法还适合于分析模拟任意复杂介质体(如各向异性磁化等离子体)目标的电磁散射问题,为进一步实现电大尺寸的任意复杂各向异性介质体/金属组合目标电磁散射分析的精确高效算法奠定了基础.     

基于仪器化压入技术的结构陶瓷材料断裂韧性测试

利用自主研制的仪器化压入仪,采用Vickers压头对氮化硅和氧化锆2种结构陶瓷进行了仪器化压入试验,通过压入载荷-深度曲线可识别材料的弹性模量E,通过测量压痕对角线直径可确定材料的维氏硬度HV,再通过测量压痕裂纹扩展长度即可得到材料的断裂韧性KIC,实现了在单一压入仪上基于Vickers压头对结构陶瓷材料断裂韧性的测试。与传统压痕法利用硬度计或纳米压入仪测试陶瓷材料断裂韧性相比,试验更简单快捷,可靠性高,同时测得信息量也更为丰富。试验测得2种结构陶瓷的断裂韧性分别为4.77～5.82 MPa.m1/2和7.22～8.94 MPa.m1/2。     

复合材料的弹性常数与损伤的直接测试

本文将复合材料细观力学和复合材料微裂纹损伤理论与直接测试方法结合起来,在一次加载条件下直接测得复合材料结构件的弹性常数和损伤变量随外载的变化规律,从而可避免直接测试方法的多次加载的困难。由碳纤维／环氧复合材料圆筒壳的轴压实验的直接测试所得结果比较合理,表明该方法是合理可靠的,特别是在加载条件下直接测得复合材料结构件的损伤发展规律之后,可将复合材料微裂纹损伤理论直接用于工程结构件的动态损伤监测。     

间接边界元法模拟含裂纹介质中弹性波的传播

介绍了间接边界元法的基本理论,利用二维弹性动力边界积分方程解决了地震波在含裂纹介质中的散射问题。编写了地震波在二维非均匀介质中传播的数值模拟程序,模拟了爆炸点源在含裂纹介质中的传播情况,分析了裂纹的分布及填充物对波传播的影响。结果表明,边界元法是研究含裂纹介质中弹性波传播的有效工具。     

物理弱间断线上Ⅲ型斜交裂纹高阶渐近场

针对功能梯度材料层/均匀材料基体的物理弱间断线上斜交裂纹,通过分离变量和级数展开法构造位移函数,求得了裂纹尖端高阶渐近场。其界面裂纹尖端高阶渐近应力场具有与均匀材料相同的r-1/2的奇异性。由高阶项的表达式可知：材料非均匀性对应力场有显著影响。数学上,该解为此类问题的特征函数,能够描述此类材料各种含裂纹结构的整个应力场和位移场,当非均匀参数为零时,它可以退化到均匀材料反平面裂纹问题经典的W il-liam s解。